ISO/TS 6892-5: Ensayo de tracción en metales con probetas miniaturizadas
El ensayo de tracción en miniatura, también conocido como ensayo de tracción miniaturizado o ensayo de tracción con probetas en miniatura, está ganando cada vez más importancia en el área del ensayo de materiales. En particular, este método ofrece claras ventajas para la caracterización de materiales de alta resistencia y ultra alta resistencia, en situaciones con disponibilidad limitada del material, en la extracción de probetas a partir de componentes o en el ámbito de Investigación y desarrollo.
Con la publicación de la norma ISO/TS 6892-5:2025 (TS=Technical Specification), se ha creado por primera vez una norma internacional que define los requisitos y métodos específicos para el ensayo de tracción de metales con probetas miniaturizadas, reconociendo así la creciente importancia de esta variante de ensayo en diversos sectores industriales. La versión actualizada de la ASTM E8/E8M-24, publicada en 2024, también refleja esta tendencia, dedicando el Anexo A1 específicamente al ensayo de probetas en miniatura.
Áreas de aplicación Desafíos Comparabilidad de resultados con probetas estándar Tipos de probetas y dimensiones
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¿Qué es un ensayo de tracción en miniatura y dónde se utiliza?
Un ensayo de tracción en miniatura es un tipo de ensayo de tracción que se realiza en probetas con dimensiones significativamente reducidas. Normalmente se emplean probetas planas o cilíndricas con secciones transversales más pequeñas y longitudes de medición más cortas. Este método permite determinar propiedades mecánicas como la resistencia a tracción, el límite elástico y el alargamiento en rotura, utilizando una cantidad mínima de material.
Mientras que las probetas planas normalizadas conforme a ASTM E8 e ISO 6892-1 prevén longitudes de medición (L0) de 50,0 mm a 200,0 mm, las probetas planas miniaturizadas según ISO 6892-5 presentan longitudes de medición inferiores a 20 mm, y las probetas cilíndricas miniaturizadas longitudes inferiores a 15 mm.
Más información sobre probetas miniaturizadas según ISO y ASTM
En principio, los ensayos de tracción en miniatura pueden realizarse en todo tipo de metales, aunque se emplean principalmente en los siguientes ámbitos:
- Investigación y desarrollo: En el desarrollo de nuevos materiales, a menudo solo se dispone de cantidades limitadas de material.
- Fabricación aditiva: La preparación de probetas para ensayos de tracción convencionales puede ser costosa y laboriosa.
- Materiales de alta resistencia: El ensayo de probetas pequeñas requiere fuerzas más reducidas y permite mediciones más precisas.
- Mega Castings y otros componentes del sector de automoción: Las geometrías complejas de las piezas fundidas del chasis o de la carrocería permiten extraer probetas muy pequeñas.
Requisitos específicos del ensayo de tracción en miniatura según ISO 6892-5 o ASTM E8 Anexo A1
A pesar de su tamaño reducido, los ensayos miniaturizados deben diseñarse de forma que permitan determinar con fiabilidad y reproducibilidad los valores característicos mecánicos como la resistencia a tracción, el límite elástico y el alargamiento en rotura. Para ello, deben tenerse en cuenta los siguientes aspectos:
- La geometría de las probetas debe ajustarse a lo establecido en la norma, para garantizar una buena comparabilidad de los resultados.
- Dado el pequeño tamaño de las probetas, es fundamental una alineación precisa en el montaje de ensayo.
- La velocidad de ensayo y la medición de la deformación deben realizarse con alta precisión. Es necesario utilizar extensómetros con brazos sensores o sistemas ópticos de medición.
- Los resultados no son directamente comparables con las probetas estándar, salvo que se haya establecido previamente una correlación fiable.
¿Qué grado de comparabilidad ofrecen los resultados entre probetas miniaturizadas y probetas estándar?
La norma ISO/TS 6892-5:2025 en la página 6, sección 4 «Principle», señala explícitamente que los resultados de ensayo obtenidos con probetas miniaturizadas no son directamente comparables con los resultados obtenidos según la norma ISO 6892-1.
Esto significa: A pesar de que los métodos de ensayo son similares, las diferencias en geometría y escala (efectos de tamaño) generan desviaciones sistemáticas, especialmente en lo relativo al alargamiento en rotura (A, At). También influyen factores como el tamaño de grano y el desarrollo de calor durante la deformación plástica
No obstante, la resistencia a tracción (Rm) y el límite elástico (Re) son en muchos casos altamente comparables si se respeta una geometría adecuada y una ejecución correcta del ensayo.
Para obtener resultados fiables, el laboratorio de ensayos aplicados de ZwickRoell realiza ensayos comparativos y le asesora en la selección y configuración del sistema más adecuado para el ensayo de sus probetas miniaturizadas.
Karin Hanak: Directora de Ingeniería de aplicaciones y laboratorios de ensayo en ZwickRoell
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Soluciones de ZwickRoell para ensayos de tracción en miniatura según la norma ISO/TS 6892-5
La norma ISO/TS 6892-5:2025 , así como en general el ensayo de probetas miniaturizadas, plantean los máximos requisitos en cuanto al montaje de ensayo, sujeción de probetas, medición de fuerza, alineación de la probeta (alignment) y medición de la deformación. Aquí es donde ZwickRoell muestra toda su fortaleza. Para el ensayo de probetas en miniatura no existe una única solución para realizar ensayos que cubran todas las necesidades. Gracias a nuestros expertos en asesoramiento técnico de aplicaciones, nos aseguramos de diseñar el sistema de ensayo más adecuado con nuestras diferentes soluciones disponibles, con el objetivo de obtener resultados de ensayo seguros y comparables.
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Las siguientes soluciones de ensayo son representativas:
Máquinas de ensayos Mordazas y alineación Extensómetros Ensayo a altas temperaturas Soluciones para ensayos automatizados
Máquinas de ensayos universales en un amplio rango de fuerzas
Mientras que los ensayos convencionales en probetas metálicas requieren fuerzas de ensayo elevadas, la fuerza máxima necesaria para probetas miniaturizadas suele situarse en el rango bajo de fuerzas. Nuestra máquina universal zwickiLine, con capacidad de hasta 5 kN, suele ser suficiente en estos casos. Las máquinas de ensayos universales ZwickRoell –como la reconocida AllroundLine con fuerzas de ensayo hasta 250 kN– están perfectamente calibradas, incluso en rangos de fuerza bajos, por lo que permiten medir fuerzas inferiores a 5 kN con la máxima precisión. Así, las probetas miniaturizadas pueden ensayarse en sistemas de ensayo ya existentes, y cumplir perfectamente la norma ISO 7500-1 o ASTM E4 (clase 1 o superior).
Sistemas de sujeción flexibles – personalizados y adaptables
Según la norma ISO/TS 6892-5, la forma más pequeña de probeta tiene una longitud de medida de tan solo 5 mm. ZwickRoell ofrece, dentro de su amplio catálogo estándar de probetas, la solución óptima de sujeción para probetas miniaturizadas: sujeción mecánica, neumática o hidráulica, adaptada al material, tamaño de la probeta, longitud de hombro y longitud restante de sujeción. Nuestros expertos le asesorarán con todo detalle y encontrarán las mordazas más adecuadas para usted.
Alineación perfecta: un factor clave para el éxito
La alineación axial exacta (alignment) de la probeta es primordial para la validez del ensayo. Además de con un dispositivo de alineación y topes de probeta ajustables con precisión, si es necesario, nuestros especialistas pueden comprobar la alineación de la probeta –un pilar clave en nuestro asesoramiento técnico de aplicaciones.
Extensómetros para la máxima precisión a pequeña escala
La medición precisa de la deformación es especialmente importante para longitudes de medición cortas y deformaciones bajas. ZwickRoell apuesta por sistemas ópticos sin contacto como el videoXtens 1-32 HP/TZ , diseñado especialmente para los ensayos a alta temperatura, por ejemplo, según la norma ISO 6892-2, aunque también es perfectamente adecuado para los ensayos de probetas en miniatura a temperatura ambiente. La alta resolución, la compensación de movimientos laterales de la probeta y el seguimiento automático del campo de medición garantizan resultados fiables en alargamiento en rotura, límite elástico y módulo de elasticidad. Además, la correlación digital de imágenes (Digital Image Correlation, DIC) permite un análisis detallado del comportamiento en rotura a lo largo de toda la probeta – una ventaja para investigación y desarrollo.
Como alternativa a la medición de deformación con videoextensómetros, está disponible el extensómetro con brazos sensores makroXtens, que ponemos a disposición especialmente para ensayos de tracción en probetas en miniatura con sensores especiales para una longitud de medición L0 a partir de 5 mm.
Ensayo de tracción en microprobetas a alta temperatura
Para la caracterización precisa de probetas miniatura y microprobetas a altas temperaturas, ZwickRoell ofrece una gama de productos convincente.
- Con el laserXtens 1‑32 HP/TZ, las probetas miniatura pueden medirse con la máxima precisión desde una longitud de medición de 1,5 mm – tanto a temperatura ambiente como a alta temperatura de hasta +2.000 °C, en clase de precisión 0,5 según la norma EN ISO 9513.
- Los hornos de alta temperatura –especialmente de longitud corta y con 1, 2 o 3 zonas de calentamiento– son ideales para los ensayos de probetas mini y micro, ya que garantizan un control de temperatura preciso a lo largo de la probeta.
- Una unidad de alineación y líneas de carga rígidas garantizan unas condiciones de ensayo óptimas así como resultados seguros y reproducibles, incluso con las probetas más pequeñas y en condiciones extremas de temperatura.
- Como alternativa al extensómetro láser, el videoXtens 1-32 HP/TZ, como sistema de medición sin contacto basado en cámara, ofrece una opción ideal para altas temperaturas.
Más información sobre nuestros accesorios para ensayos a alta temperatura
Opcional: Ensayo de tracción en miniatura automatizado
Para obtener la máxima fiabilidad en los resultados, el ensayo de tracción en probetas miniaturizadas puede realizarse también de forma automatizada. Con el sistema de ensayos roboTest N de ZwickRoell, un robot se encarga de la manipulación de la probeta y de su sujeción precisa en los soportes de ensayo. El robot permite descartar por completo influencias del operario como la temperatura o humedad de las manos, así como una sujeción inclinada o incorrecta de las mini probetas. Con un sistema láser para medición de sección transversal, también pueden determinarse con exactitud el grosor y el ancho de la probeta miniatura, lo que permite una mayor comparabilidad de los resultados del ensayo.
El uso de sistemas automatizados no solo aumenta la eficiencia, sino que también incrementa notablemente la seguridad del operario: La inserción de la probeta por parte del robot protege eficazmente al personal del laboratorio de lesiones como p. ej. el atrapamiento o aplastamiento de los dedos durante la sujeción de la probeta.
Para una mejor trazabilidad y control de los resultados, los restos de las probetas pueden envasarse en bolsas después del ensayo. De este modo, pueden asignarse de forma sencilla y segura a los resultados de ensayo para analizarlos a posteriori, si es necesario.
Probetas miniaturizadas de tracción: Tipos y dimensiones
La norma ISO/TS 6892-5 establece cuatro tipos diferentes de geometría (formas A a D) para probetas planas miniaturizadas. Para probetas cilíndricas, se definen 3 formas diferentes (formas P a R). Las formas D y P cumplen los requisitos de la norma ISO 6892-1 en lo que respecta a la longitud de medición.
La norma ASTM E8/E8M, en su anexo A1, establece explícitamente tres formas diferentes para probetas planas miniaturizadas. Además, en el capítulo 6 de ASTM E8/E8M, se describen otras probetas cilíndricas de tipo «subsize» y «small-size» para diversos productos de metal, como la chapa fina, chapa gruesa o los tubos de gran diámetro.
Probetas planas miniaturizadas
| en mm (pulg.) | Longitud inicial L0 | Ancho en rango de medición b | Longitud en la sección paralela de la probeta Lc | Longitud total L | Ancho en área de sujeción B |
|---|---|---|---|---|---|
| ISO/TS 6892-5 | |||||
| Forma A | 5 | 1,25 | 7,5 | 23 | 4 |
| Forma B | 10 | 2 | 12 | 32 | 6 |
| Forma C | 10 | 2,5 | 15 | 35 | 6,5 |
| Forma D* | 20,5 | 5 | 28 | 70 | 12 |
| ASTM E8/E8M «Anexo A1» | |||||
| Miniature Specimen 3 (6) | 2+0,1 (0.1+0.01) | 1±0,02 (0.04+0.001) | 2,6±0,1 (0.13±0.01) | 8 (0.3) | 4 (0,2) |
| Miniature Specimen 2 (5) | 4+0,2 (0.16+0.01) | 1±0,02 (0.04+0.001) | 4,5±0,2 (0.17±0.01) | 15 (0.6) | 3 (0,1) |
| Miniature Specimen 1 (4) | 8,5+0,5 (0.34+0.02) | 1,5±0,02 (0.06+0.001) | 10±0,2 (0.39±0.01) | 25 (1) | 4 (0,2) |
| ASTM E8 «Subsize Specimen» | 25 (1.0) | 6 (0.25) | 32 (1.25) | 100 (4) | 10 (0.375) |
Probetas circulares miniaturizadas
| en mm (pulg.) | Longitud inicial L0 | Diámetro en área de medición b | Longitud en la sección paralela de la probeta Lc | Longitud total L |
|---|---|---|---|---|
| ISO/TS 6892-5 | ||||
| Forma P* | 15 | 3 | 18 | 32 |
| Forma Q | 12,5 | 2,5 | 15 | 29 |
| Forma R | 10,5 | 2 | 12 | 26 |
| ASTM E8 Small-Size-Specimen** | ||||
| Probeta 3 | 24±0,1 (1±0.005) | 6±0,1 (0,25±0.005) | 30 (1.25) | |
| Probeta 4 | 16±0,1 (0,64±0.005) | 4±0,1 (0,16±0.003) | 20 (0,75) | |
| Probeta 5 | 10±0,1 (0,45±0.005) | 2,5±0,1 (0.113±0.002) | 16 (0.625) | |
| ASTM E8M Small-Size-Specimen*** | ||||
| Probeta 4 | 20±0,1 (0,8±0.005) | 4±0,1 (0,16±0.003) | 24 (1) | |
| Probeta 5 | 12,5±0,1 (0.565±0.005) | 2,5±0,1 (0.113±0.002) | 20 (0,75) | |
* Cumplen las especificaciones de la norma ISO 6892-1 en lo que respecta a la longitud de medición.
** Son proporcionales a la probeta normalizada (L0 4 x diámetro).
*** Son proporcionales a la probeta normalizada (L0 5 x diámetro).
SOBRE EL AUTOR:
Dr. Harald Schmid
Global Industry Manager (Metal) | ZwickRoell GmbH & Co. KG
Como Global Industry Manager, es responsable de la estrategia del sector metalúrgico, centrado en el análisis del mercado, el desarrollo continuo de soluciones para el ensayo de metales y el apoyo comercial a escala internacional.
Posee una dilatada experiencia en la normalización y participa activamente en varios comités, entre ellos el comité internacional ISO «ISO/TC 164 Mechanical Testing of Metals» así como en grupos de normalización DIN, como NA 062-01-42 AA «Ensayos de tracción y ductilidad de metales» y NA 062-01-47 AA «Ensayos de resistencia al impacto de metales y ensayos mecánicos y tecnológicos de tubos metálicos».
Su trayectoria académica comenzó con una licenciatura en Ingeniería Mecánica (B.Sc. y M.Sc.) en el Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT). Tras realizar estancias internacionales en ingeniería mecánica, trabajó como investigador en la Universidad Friedrich-Alexander de Erlangen-Nuremberg, centrándose en la caracterización de materiales y el conformado de chapa metálica. Dedicó su tesis doctoral al tema de los procesos de embutición profunda con nervaduras de embutición.
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